La Nanotecnología

Por Federico Kukso
25 junio 2005

Como el resto de los mortales, los científicos también caen rendidos ante la fuerza hipnótica y adictiva de las apuestas. Uno de los físicos más famosos en entrar al juego (y ofrecerlo) es Stephen Hawking, quien en 1997 desafió a su colega Kip Thorne (del Caltech de Estados unidos) para que demostrase que su hipótesis ("los agujeros negros destruyen todo lo que absorben") era falsa. Por desgracia -para Hawking, claro-, Thorne demostró que no sólo estas singularidades no devoran todo lo que se aproxima a su vecindario sino que también son capaces de expulsar materia y energía. Así, a Hawking no le quedó más que reconocer públicamente la derrota y pagar el monto de la apuesta (100 dólares).

Ningún matemático olvida tampoco los retos del Clay Mathematic Institute, y el suculento millón de dólares que ofrece esta institución para aquel (o aquella) que resuelva uno (o más, si quiere) de los "problemas matemáticos del milenio". Hasta 1995 eran ocho, pero se redujeron a siete cuando finalmente el norteamericano Andrew Wiles demostró el teorema de Fermat y reclamó su premio y la fama.

Pese a ello, la apuesta más fuerte la hizo en 1959 el famoso físico Richard Feynman, quien en una conferencia alzó la voz y dijo: "Hay mucho lugar allá abajo" y desafió a los presentes para que hicieran un motor más pequeño que 8 mm3. Casi sin quererlo, Feynman abrió las puertas de lo (aún) desconocido y de allí salió expelido un nuevo campo científico, de dominios íntimos, liliputienses, vírgenes: habían nacido las nanociencias. Poco a poco, sus frutos y sueños invadieron el vocabulario cotidiano y los títulos de los subsidios científicos; cubrieron la superficie textual de las grandes revistas y hasta llegaron al último Café científico -organizado por el Planetario Galileo Galilei- de la mano del químico Galo Soler Illia (investigador del Conicet, Comisión Nacional de Energía Atómica), quien introdujo a los presentes en las delicias de una tierra nueva: el nanomundo.

Galo Soler Illia: La nanotecnología es un campo tan interesante como desconocido, hasta para los propios especialistas. Y la gente todavía no se pone de acuerdo en qué es. Sabemos que al menos es un cruce entre química, física, biología, matemática, informática, electrónica. . ., etc., por lo cual es muy difícil establecer una frontera, una definición clara; así que no voy a dar una definición. Empiezo diciendo que trabajamos con cosas que son muy pequeñas.

Cuesta darse cuenta de gente metida en la acostumbrados a nuestras días, que son las de un las magnitudes con las que trabaja la nanotecnología. Usualmente estamos distancias típicas, las de todos los días, que son las de un metro, más o menos, algo así como el largo de un brazo. La Tierra, en cambio, tiene en el orden de doce millones de metros de lado a lado. Más o menos 106 metros.

Si pusiéramos 80 Tierras una al lado del otro, son mil millones de veces más grandes que nosotros (109).

Ahora vayamos para el otro lado: los objetos con los que nosotros trabajamos son muy pequeños; son mil millones de veces más chicos que nosotros. Un rulemán mide en el orden del milímetro; un alga microscópica mide alrededor de una millonésima de metro (un micrón); y un virus mide una mil millonésima de metro (el famoso -para nosotros- "nanómetro"). De eso, pues, trata la nanotecnología: de manejar objetos del tamaño de un nanómetro. Es como si un gigante que midiese 80 a 100 veces el tamaño de la Tierra tratase de manejarnos a nosotros, los humanos, con suma precisión. Roguemos que sus deditos sean precisos y no nos aplaste. Así que éste es nuestro desafío: tener dedos muy finos y muy hábiles como para manejar la materia a muy pequeña escala.

Pero hay otra escala muy importante: la escala de fuerzas que actúan. Y son distintas a las fuerzas que actúan en nuestra vida todos los días, seres grandes, seres macroscópicos, métricos. Las nuestras son fuerzas como la gravedad, la fricción; nosotros nos caemos, se nos caen pianos en la cabeza; podemos caminar porque rozamos nuestros pies contra el piso; son fuerzas grandes. Cuando nos vamos haciendo cada vez más chicos, más parecidos a moléculas, a átomos (fíjense que un átomo es una décima de un nanómetro, más o menos), ya estamos en un universo donde la gravedad no importa, donde las cosas no pesan casi nada.

Además, los átomos se ven ellos mismos como campos. Una molécula atrae a otra y son como pequeños imanes que se reconocen, se miran; hay fuerzas entre los átomos que hacen que se pegoteen entre sí o se desunan; los átomos viven efímeramente.

Podríamos decir que la nanotecnología más primitiva consistió en hacer cabezas de alfiler, de uno o dos milímetros. Si vamos más abajo, hacia el micrómetro, hacia la milésima de milímetro, ya podemos hacer máquinas con engranajes bastante complicados. Todo esto es lo que se llama "microtecnología" y está presente en los microprocesadores de las computadoras. La gente quiere hacer micromáquinas: el reloj más pequeño, el motor más pequeño, la máquina de vapor más pequeña, una serie de aparatos que son clásicos. La gente busca recrear el mundo macroscópico en una escala pequeña. Fíjense: es una diferencia conceptual muy importante porque estamos recreando el colectivo en escara pequeña. Esta simulación de la realidad en la escala de la milésima del milímetro -chiquito pero no tanto- es todavía nuestra realidad mecánica: las cosas giran, hay engranajes, hay cosas mecánicas, "hay rozamiento, pero no es el verdadero "nanomundo", es la milésima de milímetro; no es la millonésima de milímetro que es la medida del verdadero "mundo  nano"; allí las propiedades cambian. Las leyes son nefastas, son terribles, diferentes. Y en este mundo nano las cosas se comportan de manera bastante sorprendente.

En construccion

Soler Illia (continúa): El primer transistor en la década del '50 tenía el tamaño de una caja de zapatos. Ahora tenemos varios millones en una uña. Con el tiempo la tecnología que va "de arriba a abajo" pudo dominar más y más la escala de lo muy pequeño. En la década del 2000 estamos llegando a las decenas de nanómetros. Los químicos y la tecnología "de abajo a arriba" pueden hacer cosas cada vez más grandes. Cuando se crucen estos dos enfoques -"de arriba a abajo" y "de abajo a arriba"- vamos a lograr producir cosas nuevas. Podemos hacer una microturbina, un micromotor, un mapa de la República Argentina tamaño nano, podemos hacer bastantes cosas. Donde hay más curiosidad es en los métodos que lentamente van gateando de abajo para arriba.

Lo interesante es que podemos hacer un objeto muy chiquito, perfectamente definido, modificarlo como nosotros queramos, darle una propiedad y luego agruparlos junto a otros "congéneres" de ese objeto y que cada uno de ellos cumpla una tarea especifica. Algo así como hacen los organismos biológicos. Las algas, por ejemplo: tienen un aparato que recupera la luz del sol y la convierte en energía; tienen otro que se come el azúcar y produce dióxido de carbono. Hay sistemas que están conectados de determinada manera y funcionan. Ahora bien, acá hay mucho por hacerse. Es un campo muy amplio, donde uno tira semillas y crecen.

Se trata pues de arremangarse y construir. Los químicos ensamblamos átomo por átomo, generando pequeños objetos, que se juntan para conformar objetos aún más grandes y con nuevas propiedades.

El congreso de las moléculas

Hay, además, otros objetos chicos: agarremos el carbono por ejemplo. Uno lo conoce por el carbón del asado, del diamante y del grafito de los lápices. Cuando uno se va al mundo nanométrico y acomoda átomos de carbono de determinada forma se puede llegar a tener una pelota de fútbol: a estas estructuras se las conoce como "fullereno" o "futbolano". Uno puede generar tubos de carbono que conducen la electricidad.

También debemos tener un equipo adecuado para manipular las nanopartículas. Y las pinzas más precisas para disponerlas en el espacio son los detergentes, como los que usamos para lavar los platos. Son moléculas muy especiales, que actúan como un sacacorchos; tienen una parte que se disuelve en el agua y otra en el aceite. Cuando lavamos los platos y le arrojamos detergente pincha la grasa, y la arrastra.

Soler Illia: Con estos detergentes podemos acomodar de muchas maneras diferentes las nanopartículas, para hacer estructuras en capas, por ejemplo. También podemos construir estructuras con agujeros, precisamente ordenados en el espacio. Y eso puede servir para descontaminar y destruir materia orgánica -como el petróleo- que ande dando vuelta envenenando el agua. Esto está en etapa experimental.

Para resumir, entonces: no se trata de hacer una viga de acero más o menos duro, sino algo que se pueda regenerar, crecer, destruirse después de un tiempo, ese tipo de materiales son interesantes. Los objetos de la naturaleza no son bloques de yeso; son pequeñas partículas nanométricas que están acomodadas de manera muy particular en lo que se llama "estructura jerárquica", pequeñas partículas aglomeradas, puestas al lado del otro, alineadas... y así. Y eso los hace muy versátiles. Nosotros podemos imitarlos y aprender de ellos. O sea, no tenemos que fijarnos sólo en la composición de los materiales sino en la estructura, la forma, cómo se agrupan.

Y como toda buena ciencia, la nanotecnología abre también dilemas morales. Ya está creciendo también la "nanoétican y que está muy en pañales, más que la nanociencia. Por ejemplo, partículas tan pequeñitas que andan dando vueltas por todos lados: ¿son tóxicas o no?, ¿son reactivas o no?, ¿se pueden hacer replicantes?, ¿qué hacemos con ellos?, ¿los podemos destruir? Ese tipo de preguntas son para la nanoética y esperamos algún día tener el conocimiento suficiente como para tan sólo animarnos a responderlas.